Trong bối cảnh y học hiện đại ngày càng phụ thuộc vào các thiết bị chẩn đoán và điều trị công nghệ cao, Vật lý y khoa nổi lên như một ngành học mang tính liên ngành, kết nối giữa khoa học vật lý, công nghệ kỹ thuật và y học lâm sàng. Theo Tổ chức Vật lý y khoa Quốc tế (IOMP), Vật lý y khoa là ngành ứng dụng các nguyên lý, kỹ thuật và phương pháp vật lý vào y học để hỗ trợ chẩn đoán, điều trị và bảo đảm an toàn cho người bệnh cũng như nhân viên y tế. Tại Việt Nam, Vật lý y khoa được ví như “cầu nối giữa Vật lý và Y học”, khi vừa khai thác các nguyên lý khoa học hiện đại, vừa ứng dụng vào thực tiễn lâm sàng tại các bệnh viện. Các Kỹ sư, Cử nhân ngành này đóng vai trò không thể thiếu trong các lĩnh vực sử dụng bức xạ ion hóa như xạ trị ung thư, chẩn đoán hình ảnh, y học hạt nhân, và an toàn bức xạ.
1. Các lĩnh vực chuyên môn
Vật lý y khoa là ngành khoa học ứng dụng các khái niệm, lý thuyết và phương pháp của vật lý vào việc phòng ngừa, chẩn đoán và điều trị bệnh tật. Vai trò của một Cử nhân Vật lý y khoa được thể hiện rõ nét qua ba lĩnh vực trụ cột: xạ trị ung thư, chẩn đoán hình ảnh và y học hạt nhân.
1.1. Xạ trị
Kỹ sư Vật lý y khoa chịu trách nhiệm lập kế hoạch và tính toán liều lượng xạ trị cho bệnh nhân điều trị ung thư. Dựa trên hình ảnh chẩn đoán (CT, MRI,…), kết hợp mô phỏng và tối ưu phân bố liều xạ trị, nhằm tiêu diệt tối đa tế bào ung thư trong khi bảo vệ tối đa mô lành xung quanh. Kỹ sư Vật lý y khoa cũng thực hiện đảm bảo chất lượng (QA) máy gia tốc xạ trị và các thiết bị sử dụng nguồn phóng xạ nhằm đảm bảo độ chính xác trong điều trị.
1.2 Chẩn đoán hình ảnh
Trong các cơ sở y tế, Kỹ sư Vật lý y khoa làm việc với hệ thống máy X-quang, CT, MRI, SPECT và PET. Từ đó, tối ưu hóa quy trình chụp chiếu để thu được hình ảnh chất lượng cao với liều bức xạ hoặc tác động vật lý thấp nhất, tuân theo nguyên lý an toàn bức xạ ALARA (“As Low As Reasonably Achievable” – “liều càng thấp càng tốt”). Ngoài ra, còn kiểm định, hiệu chuẩn và đo kiểm hiệu năng của máy móc, đảm bảo chẩn đoán chính xác và an toàn cho bệnh nhân.
1.3. Y học hạt nhân
Lĩnh vực này liên quan đến việc sử dụng các đồng vị phóng xạ cho mục đích chẩn đoán (MRI, CT, PET, SPECT) và điều trị. Kỹ sư Vật lý y khoa có nhiệm vụ tính toán liều phóng xạ với từng bệnh nhân, hướng dẫn việc pha chế và sử dụng các dược chất phóng xạ, đồng thời hỗ trợ bác sĩ trong việc phân tích hình ảnh và đánh giá hiệu quả điều trị.
1.4. An toàn bức xạ
Đây là một mảng quan trọng và xuyên suốt toàn bộ hoạt động trong các cơ sở y tế sử dụng bức xạ. Kỹ sư Vật lý y khoa là người thiết kế các phương án che chắn cho phòng máy X-quang, CT, xạ trị, đánh giá liều chiếu cho nhân viên y tế và bệnh nhân, giám sát môi trường bức xạ, đo liều cá nhân định kỳ và lập kế hoạch ứng phó sự cố nếu xảy ra rò rỉ hoặc mất kiểm soát nguồn phóng xạ. Họ cũng đóng vai trò tư vấn và đảm bảo cơ sở y tế tuân thủ các quy định của Bộ Khoa học & Công nghệ và các tổ chức quốc tế như IAEA (Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế), ICRP (Ủy ban Quốc tế về bảo vệ khỏi bức xạ).
2. Vai trò Vật lý y khoa trong hệ thống y tế Việt Nam
Tại Việt Nam, với sự đầu tư mạnh mẽ của chính phủ và các cơ sở y tế vào trang thiết bị công nghệ cao, cùng với tỷ lệ mắc mới ung thư ngày càng tăng, nhu cầu về nhân lực Vật lý y khoa đang trở nên cần thiết hơn bao giờ hết. Việc thiếu hụt đội ngũ này có thể dẫn đến hệ lụy: thiết bị hiện đại không được khai thác hết tiềm năng, rủi ro về an toàn bức xạ cho bệnh nhân và nhân viên y tế gia tăng. Do đó, việc đào tạo một thế hệ Cử nhân Vật lý y khoa theo chuẩn quốc tế là một nhiệm vụ chiến lược, góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ y tế và bắt kịp với xu hướng toàn cầu.
3. Chương trình Đào tạo Cử nhân ngành Vật lý y khoa
Chương trình đào tạo Cử nhân Vật lý y khoa được thiết kế theo hướng tích hợp giữa lý thuyết, thực hành và ứng dụng lâm sàng, nhằm chuẩn bị cho sinh viên một nền tảng kiến thức vững chắc và kỹ năng nghề nghiệp đáp ứng nhu cầu thực tế tại các cơ sở y tế. Tại Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM, chương trình đào tạo kéo dài trong bốn năm, chia thành hai giai đoạn chính.
Trong giai đoạn đầu (năm thứ nhất và năm thứ hai), sinh viên được trang bị các kiến thức cơ bản của khối khoa học đại cương. Các học phần này liên quan đến Vật lý học, Toán học, Tin học, Hoá học và các học phần tự chọn khác. Những học phần này không chỉ mang tính tổng quát mà còn là nền tảng vững chắc để sinh viên có thể nắm được căn bản và rèn luyện khả năng tư duy.
Bước sang giai đoạn hai (năm thứ ba và thứ tư), chương trình đi sâu vào các học phần chuyên ngành đặc thù của Vật lý y khoa. Trong lĩnh vực xạ trị, sinh viên học về nguyên lý và ứng dụng của máy gia tốc, kỹ thuật xạ trị tiên tiến như IMRT, VMAT, SRS, cũng như phương pháp lập kế hoạch điều trị bức xạ sử dụng các phần mềm mô phỏng chuyên dụng (như Eclipse, Monaco). Song song đó, trong lĩnh vực chẩn đoán hình ảnh, sinh viên tìm hiểu nguyên lý tạo ảnh và đánh giá chất lượng ảnh đối với các thiết bị như X-quang, CT, MRI, PET và siêu âm, cũng như thực hành đo liều, kiểm định chất lượng thiết bị ghi đo.
Đặc biệt, chương trình đào tạo chú trọng các học phần thực hành và thực tập thực tế tại các bệnh viện. Sinh viên được thực tập tại các phòng thí nghiệm đại cương và chuyên ngành với các thiết bị xạ trị hiện đại (máy gia tốc, máy xạ trị áp sát,,…) và hệ thống lập kế hoạch điều trị như Monaco, Eclipse, Diamond. Ngoài ra, vào năm cuối chương trình, sinh viên có cơ hội thực tập trực tiếp tại các bệnh viện lớn có hệ thống thiết bị đầy đủ nhằm phục cho các nghiên cứu trong khoá luận tốt nghiệp của sinh viên. Một số cơ sở thực tập tiêu biểu bao gồm Bệnh viện Ung Bướu TP.HCM, Bệnh viện Chợ Rẫy, Bệnh viện Quân y 175, Bệnh viện Đa khoa Xuyên Á. Sinh viên được tham gia thực tập lập kế hoạch xạ trị, kiểm định thiết bị hình ảnh, xử lý dữ liệu đo liều hoặc phân tích các hình ảnh như PET/CT từ tại các bệnh viện. Nhờ đó, sinh viên không chỉ tích lũy được kinh nghiệm thực tập mà còn phát triển được năng lực nghiên cứu độc lập. Đây cũng là bước đệm quan trọng để sinh viên có thể đảm nhận các vị trí công việc sau khi tốt hoặc tiếp tục học tập ở trình độ cao hơn.
4. Các hướng nghiên cứu khoa học
Dưới đây là các hướng nghiên cứu cho ngành Vật lý y khoa tại Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM:
- Phân đoạn và đăng ký ảnh y khoa (image segmentation & registration): Ứng dụng machine learning và deep learning để tự động phân tích ảnh CT, MRI, PET nhằm xác định vị trí, kích thước khối u và mô lành.
- Tính toán liều lượng và lập kế hoạch điều trị nâng cao: Nghiên cứu lập kế hoạch xạ trị cho kỹ thuật tiên tiến như IMRT, VMAT, SRS, SBRT, proton therapy và 3D‑CRT.
- Tính toán che chắn và an toàn bức xạ: Ứng dụng các tính toán thực nghiệm nhằm thiết kế hoặc nâng cấp che chắn cho các phòng máy, đảm bảo an toàn cho nhân viên, bệnh nhân và môi trường.
- Mô phỏng đánh giá liều bức xạ: Sử dụng thuật toán mô phỏng để đánh giá liều bức xạ từ đầu máy gia tốc đến bệnh nhân trong điều trị ung thư kỹ thuật cao, từ đó tối ưu liều lượng một cách phù hợp.
- Ứng dụng trí tuệ nhân tạo: Đặc biệt là diffusion models trong tái tạo và phân tích ảnh y khoa nhằm cải thiện độ nét ảnh, giảm nhiễu và hỗ trợ chẩn đoán bằng thuật toán thông minh.
5. Cơ hội việc làm
Sau khi hoàn thành chương trình đào tạo, các cử nhân Vật lý y khoa có thể đảm nhận các vai trò tại các cơ sở y tế như:
- Kỹ sư Vật lý y khoa tại các bệnh viện: đảm nhiệm các công việc lập kế hoạch xạ trị, vận hành, đảm bảo chất lượng cho các hệ thống máy móc xạ trị và chẩn đoán hình ảnh.
- Chuyên gia thiết bị y tế tại các cơ sở: chịu trách nhiệm chuyển giao công nghệ, đào tạo và hỗ trợ kỹ thuật, bảo trì cho các cơ sở y tế, bệnh viện, phòng khám.
- Nhà nghiên cứu: là lực lượng tiếp tục con đường học thuật ở các bậc cao như Thạc sĩ, Tiến sĩ, tham gia nghiên cứu, phát triển các kỹ thuật mới và thực hiện công tác giảng dạy, đào tạo các thế hệ cử nhân Vật lý y khoa trong tương lai.
- Chuyên viên tại các cơ quan nhà nước và tư nhân: các cơ quan như Cục An toàn bức xạ và các trung tâm kiểm định kỹ thuật cần những chuyên gia có năng lực để xây dựng, thẩm định và thanh tra việc tuân thủ các quy chuẩn, quy định pháp luật về an toàn bức xạ trong lĩnh vực y tế.
6. Kết luận
Ngành Vật lý y khoa đóng vai trò thiết yếu trong hệ thống y tế hiện đại, đặc biệt trong các lĩnh vực có ứng dụng bức xạ ion hóa như xạ trị, chẩn đoán hình ảnh và y học hạt nhân. Với yêu cầu cao về độ chính xác và an toàn, nhân lực ngành Vật lý y khoa là lực lượng không thể thiếu để đảm bảo hiệu quả lâm sàng và tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn trong nước và quốc tế.
Tại Việt Nam, nhu cầu nhân lực cho ngành đang trên đà phát triển song song với quá trình đầu tư mở rộng trang thiết bị công nghệ cao trong y khoa. Đồng thời, đây cũng là một lĩnh vực khoa học liên ngành với nhiều hướng nghiên cứu chuyên sâu, từ mô phỏng bức xạ, xử lý ảnh y khoa đến trí tuệ nhân tạo và thiết kế hệ thống đo lường tiên tiến.